仙女棒、沖天炮、水鴛鴦....台大化工博士解析:過年時,我們一起放的那些鞭炮

仙女棒、沖天炮、水鴛鴦....台大化工博士解析:過年時,我們一起放的那些鞭炮

過年期間,除了跟家人團聚,不少人最期待的,應該就是可以放鞭炮了!沖天炮、水鴛鴦、仙女棒、蛇炮......等等,我也很懷念啊!

長大以後,雖然對爆竹跟鞭炮的原理已經了解,不再覺得神秘,但是看到小朋友玩,還是有趣。讓我們一起來看看這些繽紛的爆竹,背後的科學原理吧!

水鴛鴦、鞭炮、大龍炮

kanegen

flickr, CC BY 2.0

玩這幾類爆竹時,都會令人特別緊張,因為從點燃引線到真正爆炸需要一段時間,等待的時候,特別令人感到緊刺激!之所以會有延遲引爆的效果,是因為爆竹由引線、爆炸區組成。

引線的部分很好理解,我們拿香點燃的地方就是引線。而爆炸區的地方是由硫磺粉、鋁粉、硝酸鉀組成的。如果把鴛鴦拆開,會看到黃、灰、白三色的粉末,依序就是硫磺、鋁粉、硝酸鉀。鋁粉與硫磺粉是燃料,而硝酸鉀是氧化劑。鋁粉燃燒時會產生強光,再加上燃燒時產生的氣體,爆炸時的煙霧瀰漫,就是這樣來的。

沖天炮

沖天炮的結構稍微複雜一些,由引線、推進區、爆炸區組成。

當我們點燃引線後就會開始燒,燒完引線就會接著點燃推進區的火藥。火藥主要是由碳粉、硝酸鉀組成,有時候也會添加硫磺,一般看到的沖天炮,引線接著的地方會是個紙筒,火藥燃燒時產生大量的氣體,就會從紙筒的下方排出,因此可以把沖天炮推上天空,同時發出「咻」的一聲;其實這也是火箭升空、煙火升空、鋼鐵人可以在天空中飛行的原理。

爆炸區就與剛剛提到的爆竹類鞭炮的爆炸區幾乎相同,由碳粉、鋁粉、鋁鎂合金粉所組成的灰色粉末和硝酸鉀或是過氯酸鉀、氯酸鉀組成,好讓沖天炮產生爆炸效果。

著名的鹽水蜂炮,就是由成千上萬的沖天炮組合而成,不過參與時要特別注意著完整的保護裝備,以免受傷。玩沖天炮時,要特別注意安全,千萬不要對著人物或建物、車輛發射,發射方向應朝向空曠的地方或天空,旁觀者眼觀四面注意自己的安全。

蛇炮

蛇炮其實就更有趣了,如果你從來沒有看過,可以參考這支影片。

它的成分其實很單純,就是只有砂糖、小蘇打粉,然後就沒有了。

「就這麼簡單?」

對,真的就是這麼簡單!當蛇炮被點燃開始燃燒,蔗糖或砂糖就提供了可以燃燒的碳(糖就是碳水化合物),而小蘇打粉(碳酸氫鈉)發熱時則會膨脹並且產生二氧化碳氣體,所以在這裡是黑色碳粉的膨脹劑,也就是成為「黑色蛇體」的原因。

仙女棒

oommii

flickr, CC BY-SA 2.0

其實仙女棒的成分是各式各樣的金屬粉末加上氧化劑,鋁跟鎂的混合粉末會產生白色火焰、鐵粉則是金色,硝酸鉀、硝酸鋇、過氯酸鉀是氧化劑。至於火花分岔的關鍵,則是因為燃燒時不斷的產生小爆炸,讓燃燒的粉體向外噴射,因為視覺暫留的效果,就覺得是一道道噴射、分岔的火花了。

要特別注意的是,為了產生火花效果,仙女棒的組成物燃燒時的溫度非常高,所以雖然非常浪漫,但是要小心燙傷,最後是準備一些水,將燃燒完的金屬棒投入水中,避免樂極生悲。

今年過年,帶小朋友玩爆竹時,不妨也可以簡單向他們解釋這些鞭炮背後真正的原理!最後,提醒各位,由於環保與安全因素,要玩鞭炮請務必找可以施放的地方,春節期間,台北市有開放部分的河濱公園讓大家可以施放爆竹與煙火,不在台北過年的,在點燃引線前,不妨也確認一下各縣市政府的相關規定。

作者簡介_謝玠揚 博士

謝玠揚,台大化工博士,在30歲那年創辦醫美保養品牌Neogence霓凈思。近年來成功打入東南亞及歐美數十國市場,努力為台灣品牌走上國際。

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